[論文レビュー] A New Basis of Geoscience: Whole-Earth Decompression Dynamics

J. Marvin Herndon|arXiv (Cornell University)|Jul 4, 2013

High-pressure geophysics and materials参考文献 47被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、地球がガス惑星として形成され、内部の膨張が地球内部の力学を駆動するという新しい地球科学フレームワークであるWhole-Earth Decompression Dynamics (WEDD) を提唱する。この理論では、マントル対流を必要とせず、地球内部の圧力低下が地球の地質力学的現象を説明する。核形成、地温勾配、地球磁場、山脈の形成を圧力低下によって説明し、プレートテクトニクス理論や地球拡張理論の統一的代替案を提示する。

ABSTRACT

Neither plate tectonics nor Earth expansion theory is sufficient to provide a basis for understanding geoscience. Each theory is incomplete and possesses problematic elements, but both have served as stepping stones to a more fundamental and inclusive geoscience theory that I call Whole-Earth Decompression Dynamics (WEDD). WEDD begins with and is the consequence of our planet's early formation as a Jupiter-like gas giant and permits deduction of:(1) Earth's internal composition, structure, and highly-reduced oxidation state; (2) Core formation without whole-planet melting; (3) Powerful new internal energy sources - proto-planetary energy of compression and georeactor nuclear fission energy; (4) Georeactor geomagnetic field generation; (5) Mechanism for heat emplacement at the base of the crust resulting in the crustal geothermal gradient; (6) Decompression driven geodynamics that accounts for the myriad of observations attributed to plate tectonics without requiring physically-impossible mantle convection, and; (7) A mechanism for fold-mountain formation that does not necessarily require plate collision. The latter obviates the necessity to assume supercontinent cycles. Here, I review the principles of Whole-Earth Decompression Dynamics and describe a new underlying basis for geoscience and geology.

研究の動機と目的

• プレートテクトニクス理論や地球拡張理論における根本的な欠陥を是正するため、より包括的な地球科学フレームワークを提唱すること。
• 地球の内部構造、組成、酸化状態を、核形成時に全惑星が溶融する必要がないように説明すること。
• 地球内部の力学的現象を駆動する新たなエネルギー源（原始惑星圧縮と地球内部核分裂反応）を同定すること。
• マントル対流に依存せず、地殻下部における磁場生成と熱の分布を説明するメカニズムを提供すること。
• プレート衝突や超大陸サイクルを必要とせず、折りたたみ山脈の形成やテクトニック現象を説明すること。

提案手法

• 地球が木星に類似したガス惑星として始まり、初期の重力的圧縮と内部の圧力低下を経験したと仮定する。
• マントル対流の必要性を排除するため、内部圧力低下の概念を用いて地球内部の力学的現象を駆動する。
• 地球内部核分裂反応（georeactor）仮説を提唱：地球中心部に自然発生する核分裂反応がエネルギーと磁場を生成する。
• 熱力学的原則と圧縮エネルギー解放を応用し、リソスフィア下部への熱の沈殿をモデル化する。
• 初期惑星形成条件と低温圧縮に基づき、内部の組成と酸化状態を分析する。
• プレート衝突を必要とせず、圧力低下に起因する流体および物質の移動によって地球内部の力学的挙動を導出し、テクトニック特徴を説明する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 核形成時に全惑星が溶融する必要がない条件下で、地球の内部構造と組成をどのように説明できるか？
• RQ2 マントル対流を必要としない条件下で、持続的な地球内部の力学的活動を説明する内部エネルギー源は何か？
• RQ3 マントルの対流による通常のダイナモ作用がなければ、地球磁場はどのように生成されるか？
• RQ4 対流による熱移動がなければ、地殻下部の地温勾配はどのように説明できるか？
• RQ5 プレート衝突がなければ、折りたたみ山脈の形成は可能か？ もし可能であれば、何がそれを駆動するか？

主な発見

• 地球の核は、全惑星が溶融する必要なく形成され、非常に還元的状態で低温圧縮された条件に一致する。
• 初期惑星の収縮に起因する内部圧力低下が、マントル対流の代替として主要な地球内部力学的駆動力となる。
• georeactor仮説により、地球中心部における核分裂反応エネルギーの放出が地球磁場を生成するものと説明できる。
• 圧縮エネルギー解放と圧力低下に起因する熱が、リソスフィア下部に沈殿し、観測された地温勾配を説明できる。
• 折りたたみ山脈は、プレート衝突を必要とせず、圧力低下に起因する上昇と変形によって形成可能である。
• 超大陸サイクルは、テクトニックパターンを説明するために必要ではなく、圧力低下ダイナミクスが観測された地質的特徴を説明できる。